JP2008050444A - 樹脂組成物、樹脂成形体及び筐体 - Google Patents

Abstract

【課題】バイオマス材料を含有する樹脂組成物であって、耐衝撃強度及び面衝撃強度に優れた樹脂組成物、並びにその樹脂組成物を用いた樹脂成形体及び筐体を提供する。
【解決手段】バイオマス材料と、ＤＮＡ化合物（デオキシリボ核酸）とを含有する樹脂組成物、該樹脂組成物から成る樹脂成形体ならびに筐体。バイオマス材料としては、カルボキシ基及びその誘導体、アミノ基、イソシアネートなどの官能基を有する樹脂成分が好ましく、ポリ乳酸が特に好適に使用される。
【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂組成物、樹脂成形体及び筐体に関する。

近年、地球温暖化、石油枯渇、廃棄物問題に代表される環境問題への取組み、持続型循環社会構築の考え方から、植物由来のバイオマス材料の開発が盛んになされている。例えばポリ乳酸は、石油を一切使用せず穀物などから製造されるバイオマス材料として注目され、農業シート、家庭用ゴミ袋などの用途に使用されている。

しかしながら、ポリ乳酸等のバイオマス材料は、一般的に、硬くて脆い、耐熱性が低いなどの課題を有し、このため上記以外の用途への応用が著しく限定されている。

そこで、バイオマス材料の適用範囲を拡大すべく、耐衝撃強度及び耐熱性を改善するための検討がなされている。例えば、下記特許文献１には、ポリ乳酸と芳香族ポリカーボネートとを組合せ、さらに弾性重合体等の耐衝撃強度改質剤を添加した樹脂組成物が開示されている。
特開２００５−４８０６７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の樹脂組成物のように、芳香族ポリカーボネートや耐衝撃強度改質剤を用いても、得られる樹脂成形体の耐衝撃強度は必ずしも十分とはいえず、さらに、面衝撃強度の点でも改善の余地がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、バイオマス材料を含有する樹脂組成物であって、耐衝撃強度及び面衝撃強度に優れた樹脂組成物、並びにその樹脂組成物を用いた樹脂成形体及び筐体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、バイオマス由来の樹脂成分と、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）化合物とを含有することを特徴とする樹脂組成物を提供する。ここで、ＤＮＡ化合物とは、デオキシリボヌクレオチドが単位となり、それらがリン酸基によって重合している高分子のポリヌクレオチドを意味する（例えば化学大辞典を参照。）。

本発明の樹脂組成物によれば、バイオマス材料とＤＮＡ化合物とを併用することで、耐衝撃強度及び面衝撃強度の双方を十分に向上させることができる。また、本発明の樹脂組成物は、破断伸び、耐熱性などの点でも優れており、さらに、バイオマス度を十分に高くできる点で有用である。

なお、本発明の樹脂組成物により耐衝撃強度及び面衝撃強度が向上する理由は必ずしも明確ではないが、本発明者は以下のように推察する。すなわち、本発明の樹脂組成物を用いて成形を行うと、ＤＮＡ化合物の水酸基がバイオマス材料の官能基に対して反応又は配位し、ＤＮＡ化合物の一軸の規則正しい配列がバイオマス材料を介してつなぎ合わさり、その結果、擬似的なＩＰＮ（Ｉｎｔｅｒ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ、相互侵入高分子網目構造）が形成されるものと考えられる。そして、かかる擬似的なＩＰＮの形成により、得られる樹脂成形体の耐衝撃強度及び面衝撃強度が向上するものと考えられる。なお、ＤＮＡ化合物単独の場合、耐衝撃強度は高いが面衝撃強度は極めて低いことを本発明者は確認している。

本発明の樹脂組成物に含まれるバイオマス材料としては、脂肪族ポリエステルが好適である。

また、本発明の樹脂組成物に含まれるＤＮＡ化合物の重量平均分子量は１０００〜１００００００であることが好ましい。なお、本発明でいう重量平均分子量とは、ゲルパーミエションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定によって得られるポリスチレン換算の重量平均分子量をいう。

また、本発明は、バイオマス材料と、ＤＮＡ化合物とを含有することを特徴とする樹脂成形体を提供する。

また、本発明は、バイオマス材料と、ＤＮＡ化合物とを含有する樹脂組成物を成形して得られることを特徴とする樹脂成形体を提供する。

本発明の樹脂成形体は、バイオマス材料とＤＮＡ化合物とを含有するため、あるいはバイオマス材料とＤＮＡ化合物とを含有する樹脂組成物を成形して得られるものであるため、耐衝撃強度及び面衝撃強度、さらには破断伸び、耐熱性及びバイオマス度に優れる。

このように優れた特性を有する本発明の樹脂成形体は、事務機器部品として好適に用いられる。

また、本発明は、上記本発明の樹脂成形体が一部又は全部に用いられたことを特徴とする筐体を提供する。

本発明の筐体は、上記本発明の樹脂成形体を含んで構成されているため、耐衝撃強度及び面衝撃強度、さらには破断伸び、耐熱性及びバイオマス度に優れる。

以上の通り、本発明によれば、バイオマス材料を含有する樹脂組成物であって、耐衝撃強度及び面衝撃強度に優れた樹脂組成物、並びにその樹脂組成物を用いた樹脂成形体及び筐体が提供される。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

本発明の樹脂組成物は、バイオマス材料及びＤＮＡ化合物を含有する。バイオマス材料としては、特に制限されないが、ＤＮＡ化合物の水酸基との反応又は配位を可能とするために、カルボキシル基及びその誘導体、アミノ基、イソシアネートなどの官能基を有する樹脂成分が好ましい。かかる樹脂成分の中でも、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ酪酸などの脂肪族ポリエステルが好ましく、ポリ乳酸が特に好ましい。

バイオマス材料がバイオマス由来の樹脂成分である場合、その平均分子量は特に制限されないが、樹脂成分の重量平均分子量は、５０００〜５０００００であることが好ましく、１００００〜２０００００であることがより好ましい。樹脂成分の重量平均分子量が前記下限値未満であると、機械強度が低くなり、用途が著しく限定される傾向にある。また、樹脂成分の重量平均分子量が前記上限値を超えると、成形加工性が著しく低下する傾向にある。

本発明の樹脂組成物におけるバイオマス材料の含有量は、樹脂組成物全量を基準として、２０〜９０質量％が好ましく、３０〜８０質量％が特に好ましい。バイオマス材料の含有量が２０質量％未満の場合、バイオマス度が低くなり、環境負荷低減効果が不十分となる傾向にある。また、バイオマス材料の含有量が９０質量％を超えると、耐衝撃強度が不十分となる傾向にある。

また、本発明の樹脂組成物に含まれるＤＮＡ化合物の重量平均分子量は、１０００〜１００００００であることが好ましく、５０００〜５０００００がより好ましい。ＤＮＡ化合物の重量平均分子量が１００００００を超えると溶融粘度が高くなりすぎて、成形が困難となる傾向にある。また、ＤＮＡ化合物の重量平均分子量が１０００未満であると、十分な耐衝撃強度が得られない傾向にある。

本発明の樹脂組成物におけるＤＮＡ化合物の含有量は、樹脂組成物全量を基準として、１〜７０質量％が好ましく、３〜５０質量％がより好ましい。ＤＮＡ化合物の含有量が前記下限値未満であると、耐衝撃強度、面衝撃強度が低下する傾向にある。また、ＤＮＡ化合物の含有量が前記上限値を超えると、硬くなり過ぎて、脆さが強調されることにより、やなり耐衝撃強度が低下する傾向にある。

本発明の樹脂組成物は、バイオマス材料とＤＮＡ化合物とからなるものであってもよいが、必要に応じて、難燃剤、相溶化剤、強化剤、対鋼材、加水分解防止剤、酸化防止剤、増粘剤などの各種添加剤を含有してもよい。

例えば、難燃剤としては、臭素系難燃剤、リン系難燃剤、シリコーン系難燃剤、無機粒子系難燃剤などが挙げられる。これらの難燃剤のうち、臭素系難燃剤は優れた難燃効果を有するが、燃焼時に有毒ガスを発生する可能性がある。したがって、環境負荷低減の点からは、リン系難燃剤、シリコーン系難燃剤及び無機粒子系難燃剤が好ましい。

本発明において好ましく用いられる難燃剤の具体例を挙げると、リン酸エステル系、縮合リン酸エステル系、リン重合ポリエステル系などのリン系難燃剤、シリコーンパウダー、シリコーン樹脂などのシリコーン系難燃剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの無機粒子系難燃剤などが挙げられる。

難燃剤の含有量は、樹脂組成物全量を基準として、１〜５０質量％が好ましく、２〜３０質量％がより好ましい。

本発明の樹脂組成物を調製するに際し、バイオマス材料及びＤＮＡ化合物、並びに必要に応じて添加される難燃剤等の添加剤は、混練のような機械的な方法で混合しても良いし、ＤＮＡを脂質とコンポジットし、有機溶剤可溶性にした上で有機溶剤溶解化に混合しても良いし、バイオマス材料を有機溶剤に、ＤＮＡを水に溶解して混合し、界面反応させる方法でも良いし、乳化させて混合してもよい。

中でも、２軸混練にて、酢酸金属塩化合物を添加し、１５０〜２５０℃の温度下で混合すると、得られる樹脂成形体の面衝撃強度が極めて高くなるため好ましい。なお、かかる面衝撃強度向上効果は、ＤＮＡ化合物の水酸基とバイオマス材料の官能基との反応又は配位による擬似的なＩＰＮの形成がより効果的に行われることに起因すると考えられる。

上記構成を有する本発明の樹脂組成物を成形することにより、耐衝撃強度及び面衝撃強度、さらには破断伸び、耐熱性及びバイオマス度に優れる本発明の樹脂成形体が得られる。事務機器成形方法は特に制限されず、例えば、射出成形、押し出し成形、ブロー成形、熱プレス成形などの公知の成形方法が使用可能である。

また、本発明の樹脂組成物を溶剤に溶解し、その溶液を用いてコーテイング、キャステイング、浸漬塗布などの公知の方法で成形してもよい。この場合の溶剤としては、組成にもよるが、メタノール、エタノールなどのアルコール類、メチルエチルケトン、アセトンなどのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族化合物類、テトラヒドロヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミドなどが使用可能である。

本発明の樹脂成形体は、上述の通り、耐衝撃強度及び面衝撃強度、さらには破断伸び、耐熱性及びバイオマス度に優れるため、事務機器、家電製品、容器などの用途に好適に用いることができる。より具体的には、家電製品や事務機器などの筐体、各種部品など、ラッピングフィルム、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤなどの収納ケース、食器類、食品トレイ、飲料ボトル、薬品ラップ材などである。これらの中でも、プリンター、複写機、ファックスなどの筐体に代表される事務機器筐体には高水準の面衝撃強度が要求されるが、本発明の樹脂成形体を用いて事務機器筐体を構成することによって、かかる要求性能を実現することが可能となる。

本発明の筐体は、その全部が本発明の樹脂成形体で構成されていてもよいが、面衝撃強度等の性能が求められる部分が本発明の樹脂成形体で構成されていれば、他の部分は本発明の樹脂成形体以外の樹脂成形体で構成されていてもよい。具体的には、プリンター、複写機、ファックスなどのケーシングにおけるフロントカバー、リアカバー、給紙トレイ、排紙トレイ、プラテンなどは本発明の樹脂成形体で構成されていることが好ましい。一方、内装カバー、トナーカートリッジなどは、本発明の樹脂成形体又はそれ以外の樹脂成形体のいずれで構成されていてもよい。

図１は、本発明の樹脂成形体の一実施形態に係る筐体及び事務機器部品を備える画像形成装置を、前側から見た外観斜視図である。図１の画像形成装置１００は、本体装置１１０の前面にフロントカバー１２０ａ，１２０ｂを備えている。これらのフロントカバー１２０ａ，１２０ｂは、ユーザーが装置内にアクセスできるよう開閉可能となっている。これにより、ユーザーは、トナーが消耗したときにトナーを補充したり、消耗したプロセスカートリッジを交換したり、装置内でジャムが発生したときに詰まった用紙を取り除いたりすることができる。図１には、フロントカバー１２０ａ，１２０ｂが開かれた状態の装置が示されている。

本体装置１１０の上面には、用紙サイズや部数等の画像形成に関わる諸条件がユーザーからの操作によって入力される操作パネル１３０、及び、読み取られる原稿が配置されるコピーガラス１３２が設けられている。また、本体装置１１０は、その上部に、コピーガラス１３２上に原稿を自動的に搬送することができる自動原稿搬送装置１３４を備えている。更に、本体装置１１０は、コピーガラス１３２上に配置された原稿画像を走査して、その原稿画像を表わす画像データを得る画像読取装置を備えている。この画像読取装置によって得られた画像データは、制御部を介して画像形成ユニットに送られる。なお、画像読取装置及び制御部は、本体装置１１０の一部を構成する筐体１５０の内部に収容されている。また、画像形成ユニットは、着脱可能なプロセスカートリッジ１４２として筐体１５０に備えられている。プロセスカートリッジ１４２の着脱は、操作レバー１４４を回すことによって可能となる。

本体装置１１０の筐体１５０には、トナー収容部１４６が取り付けられており、トナー供給口１４８からトナーを補充することができる。トナー収容部１４６に収容されたトナーは現像装置に供給されるようになっている。

一方、本体装置１１０の下部には、用紙収納カセット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃが備えられている。また、本体装置１１０には、一対のローラで構成される搬送ローラが装置内に複数個配列されることによって、用紙収納カセットの用紙が上部にある画像形成ユニットまで搬送される搬送経路が形成されている。なお、各用紙収納カセットの用紙は、搬送経路の端部近傍に配置された用紙取出し機構によって１枚ずつ取り出されて、搬送経路へと送り出される。また、本体装置１１０の側面には、手差しの用紙トレイ１３６が備えられており、ここからも用紙を供給することができる。

画像形成ユニットによって画像が形成された用紙は、本体装置１１０の一部を構成する筐体１５２によって支持された相互に当接する２個の定着ロールの間に順次移送された後、本体装置１１０の外部に排紙される。本体装置１１０には、用紙トレイ１３６が設けられている側と反対側に排出トレイ１３８が複数備えられており、これらのトレイに画像形成後の用紙が排出される。

画像形成装置１００において、フロントカバー１２０ａ，１２０ｂは、開閉時の応力及び衝撃、画像形成時の振動、画像形成装置内で発生する熱などの負荷を多く受ける。また、プロセスカートリッジ１４２は、着脱の衝撃、画像形成時の振動、画像形成装置内で発生する熱などの負荷を多く受ける。また、筐体１５０及び筐体１５２は、画像形成時の振動、画像形成装置内で発生する熱などの負荷を多く受ける。そのため、本発明の樹脂成形体は、画像形成装置１００のフロントカバー１２０ａ，１２０ｂ、プロセスカートリッジ１４２の外装、筐体１５０、及び筐体１５２として用いられるのが好適である。

以下、実施例及び比較例に基づき本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
ポリ乳酸（三井化学製、レイシアＨ１００、重量平均分子量９００００）５０質量部、ＤＮＡ化合物（ニチロ製、重量平均分子量１０００００）３５質量部、縮合リン酸エステル（大八化学製、ＰＸ−２０１）１５質量部及び酢酸カルシウム０．５質量部を２軸混練装置（東洋精機製、ラボプラストミル）に投入し、１８０℃で混練し、樹脂組成物を得た。

この得られた樹脂組成物を射出成形機（日精樹脂製、ＥＸ５０）を用いて射出温度１９０℃、金型温度７０℃で射出成形し、ＩＳＯ多目的ダンベル試験片と、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの平板成形体を得た。

上記と同様の条件で射出成形して得られた成形体からＩＳＯ多目的ダンベル試験片を作製し、デジタル衝撃強度測定装置（東洋精機製、ＤＧ−Ｃ）を用いてシャルピー耐衝撃強度を測定した。また、平板成形体を用いて、面衝撃強度測定装置（弘栄機械製、ＭＥ−１）にて接触面積９００ｍｍ^２、落下速度１００ｍｍ／ｍｉｎの条件で面衝撃強度を測定した。得られた結果を表１に示す。

（実施例２）
ポリ乳酸を９０質量部、ＤＮＡ化合物を５質量部、縮合リン酸エステルを５質量部にそれぞれ変更し、酢酸カルシウムを用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、樹脂組成物を調製した。次に、得られた樹脂組成物を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ＩＳＯ多目的ダンベル試験片及び平板成形体を作製し、シャルピー耐衝撃強度及び面衝撃強度を測定した。得られた結果を表１に示す。

（実施例３）
ポリ乳酸を２０質量部、ＤＮＡ化合物を７０質量部、縮合リン酸エステルを１０質量部にそれぞれ変更し、酢酸カルシウムを用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、樹脂組成物を調製した。次に、得られた樹脂組成物を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ＩＳＯ多目的ダンベル試験片及び平板成形体を作製し、シャルピー耐衝撃強度及び面衝撃強度を測定した。得られた結果を表１に示す。

（実施例４）
ＤＮＡ化合物（ニチロ製、重量平均分子量１０００００）の代わりにＤＮＡ化合物（ニチロ製、重量平均分子量１００００００）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、樹脂組成物を調製した。次に、得られた樹脂組成物を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ＩＳＯ多目的ダンベル試験片及び平板成形体を作製し、シャルピー耐衝撃強度及び面衝撃強度を測定した。得られた結果を表１に示す。

（実施例５）
ＤＮＡ化合物（ニチロ製、重量分子量１０００００）の代わりにＤＮＡ化合物（ニチロ製、重量平均分子量１０００）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、樹脂組成物を調製した。次に、得られた樹脂組成物を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ＩＳＯ多目的ダンベル試験片及び平板成形体を作製し、シャルピー耐衝撃強度及び面衝撃強度を測定した。得られた結果を表１に示す。

（実施例６）
ポリ乳酸の代わりにポリ−３−ヒドロキシ酪酸を用いたこと以外は実施例１と同様にして、樹脂組成物を調製した。次に、得られた樹脂組成物を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ＩＳＯ多目的ダンベル試験片及び平板成形体を作製し、シャルピー耐衝撃強度及び面衝撃強度を測定した。得られた結果を表１に示す。

（比較例１）
ポリ乳酸（三井化学製、レイシアＨ１００、重量平均分子量９００００）３０質量部、ポリカーボネート３０質量部及びリン酸エステル（大八化学社製、ＣＲ−７４１）４０質量部を２軸混練装置（東洋精機製、ラボプラストミル）に投入し、１８０℃で混練し、樹脂組成物を得た。なお、比較例１においては酢酸カルシウムを用いなかった。次に、得られた樹脂組成物を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ＩＳＯ多目的ダンベル試験片及び平板成形体を作製し、シャルピー耐衝撃強度及び面衝撃強度を測定した。得られた結果を表１に示す。

（比較例２）
ポリ乳酸（三井化学製、レイシアＨ１００、重量平均分子量９００００）５０質量部、ナノクレイ３０質量部及びリン酸エステル（大八化学社製、ＣＲ−７４１）２０質量部を２軸混練装置（東洋精機製、ラボプラストミル）に投入し、１８０℃で混練し、樹脂組成物を得た。なお、比較例１においては酢酸カルシウムを用いなかった。次に、得られた樹脂組成物を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ＩＳＯ多目的ダンベル試験片及び平板成形体を作製し、シャルピー耐衝撃強度及び面衝撃強度を測定した。得られた結果を表１に示す。

（実施例７〜１２）
実施例７〜１２においては、それぞれ実施例１〜６の樹脂組成物を射出成形機（日精樹脂製、ＥＸ５０）を用いて射出温度１９０℃、金型温度７０℃で射出成形し、カラー複写機（富士ゼロックス社製、ＤｏｃｕＣｅｎｔｅｒ５００）のフロントカバーを作製した。

次に、得られたフロントカバーについて、実施例１と同様にして面衝撃強度を測定した。また、フロントカバーからＩＳＯ多目的ダンベル試験片及びＵＬ試験片を切り出し、シャルピー耐衝撃強度の測定及び難燃性試験（ＵＬ９４―Ｖ燃焼試験）を実施した。得られた結果を表２に示す。なお、ＵＬ９４−Ｖ燃焼試験については、ＪＩＳ Ｚ２３９１に従い垂直燃焼試験を実施し、合格の場合は難燃性の高い順にＶ−０、Ｖ−１、Ｖ−２とし、これらの難燃グレードに達しないものを不合格（表中の「Ｎｏｔ−Ｖ」）とした。

（比較例３〜４）
比較例３〜４においては、それぞれ比較例１〜２の樹脂組成物を用いたこと以外は実施例７〜１２と同様にしてカラー複写機のフロントカバーを作製し、シャルピー耐衝撃強度、面衝撃強度の測定並びに難燃性試験を実施した。得られた結果を表２に示す。

本発明の樹脂成形体の一実施形態に係る筐体及び事務機器部品を備える画像形成装置を示す外観斜視図である。

符号の説明

１００…画像形成装置、１１０…本体装置、１２０ａ、１２０ｂ…フロントカバー、１３０…操作パネル、１３２…コピーガラス、１３４…自動原稿搬送装置、１３６…用紙トレイ、１４０ａ〜１４０ｃ…用紙収納カセット、１４２…プロセスカートリッジ、１４４…操作レバー、１４６…トナー収容部、１４８…トナー供給口、１５０、１５２…筐体。

Claims (4)

1. バイオマス材料と、ＤＮＡ化合物とを含有することを特徴とする樹脂組成物。
2. バイオマス材料と、ＤＮＡ化合物とを含有することを特徴とする樹脂成形体。
3. バイオマス材料と、ＤＮＡ化合物とを含有する樹脂組成物を成形して得られることを特徴とする樹脂成形体。
4. バイオマス材料と、ＤＮＡ化合物とを含有する樹脂成形体が一部又は全部に用いられたことを特徴とする筐体。
   
   

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